胡杨PeMAX2调控拟南芥耐旱性

摘要

【目的】MAX2能抑制植物的分枝，且是独角金内酯信号传导途径的关键调控因子。MAX2同时还参与多种激素间的交叉互作，在植物抵御生物和非生物胁迫中发挥至关重要的作用。前期研究发现胡杨PeMAX2能调控拟南芥的离子平衡和耐盐性，但对于PeMAX2的耐旱功能还知之甚少，本文将探索胡杨PeMAX2调控拟南芥耐旱性的作用机制。【方法】将胡杨PeMAX2在拟南芥中异源表达，进行渗透胁迫和干旱胁迫，研究过表达PeMAX2拟南芥的生理和分子响应机制。【结果】（1）在长期干旱胁迫下，胡杨叶片PeMAX2基因表达水平升高。（2）甘露醇处理后，PeMAX2转基因拟南芥的种子萌发率和根长均高于野生型拟南芥（WT）和max2突变体，并且转基因株系细胞膜受损较轻。渗透胁迫后，转基因株系超氧化歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性及其编码基因上调表达的升高幅度均显著高于拟南芥WT和max2突变体，转基因株系调控根细胞H2O2水平的能力更强。（3）土壤干旱处理10 d后，转基因株系叶绿素含量下降幅度低于WT和max2突变体，而且过表达株系在干旱胁迫下能维持较高水平的PSⅡ最大光化学效率、相对电子传递效率和实际光合量子产量；在碳同化和气孔导度方面，转基因拟南芥叶片的净光合速率和气孔导度均高于WT和突变体，说明过表达PeMAX2提高了拟南芥转基因植株在干旱条件下光合作用的能力。土壤复水后WT和突变体叶绿素含量、荧光和光合作用的恢复程度也明显低于转基因株系。【结论】过表达胡杨PeMAX2可以提高拟南芥的耐旱性，主要是由于过表达Pe MAX2提高了转基因拟南芥活性氧平衡的调控能力，减弱了干旱胁迫对生物膜的氧化损伤和光合作用的抑制。

关键词

胡杨 / PeMAX2 / 拟南芥 / 耐旱性 / 抗氧化酶 / 光合作用

基金资助

国家自然科学基金项目（32071730、32371828、31770643）;; 高等学校学科创新引智计划项目（111 Project、B130007）;; 北京市自然科学基金项目（6182030、6172024）;; 中央高校基本科研业务费专项（2019ZY25）